Non più andrai, fotone amoroso, notte e giorno d’intorno girando

Realizzato al MIT un “diodo per la luce”

di Annalisa Lembo

Avrà anche perso il titolo di “più veloce del reame” per colpa di quegli insolenti dei neutrini, ma contro la corrente elettrica non c’è gara. Per questo motivo, già da anni la luce viene usata per trasmettere informazioni più velocemente che tramite cavi elettrici. E ora arriva anche il diodo.

Caroline Ross all'opera. (Cortesia: A. Boverman/MIT)

I raggi di luce viaggiano attraverso cavi in fibra ottica, arrivano a un computer, vengono trasformati in impulsi elettrici sfruttando l’effetto fotoelettrico, infine sono elaborati, ritrasformati in impulsi ottici tramite un laser e trasmessi nuovamente. Tuttavia finora non si era riusciti a trovare un modo per evitare tutti questi passaggi e usare la luce per elaborare i dati oltre che per trasportarli. Ingegneri di tutto il mondo, finanziati anche da grosse multinazionali quali Intel e IBM, cercano da tempo di costruire un chip ottico e risultati notevoli sono già stati ottenuti in questo campo. Restano ancora, però, alcuni problemi da risolvere. Beh, dalla scorsa settimana ce n’è uno di meno.

La luce è un po’ capricciosa e non ne vuole proprio sapere di muoversi lungo il percorso assegnato: si riflette contro quello che incontra disturbando la trasmissione dei dati. Ma alcuni ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno trovato un dispositivo che evita che i raggi di luce vaghino spensierati per i microchip: il “diodo per la luce”. Si tratta di un componente che (analogamente a un normale diodo elettronico) costringe la luce a viaggiare “a senso unico” attraverso di esso evitando che venga riflessa e sia deviata lungo il percorso.

Come spiegato nell’articolo pubblicato il 13 novembre su “Nature Photonics”, per realizzare questo componente i ricercatori hanno ricoperto di un sottile strato di un tipo particolare di granato (un materiale che ha la rara proprietà di essere sia magnetico sia trasparente e che presenta degli indici di rifrazione diversi per la luce in entrata e per quella in uscita) metà di un anello connesso a un canale di trasmissione del chip ottico. In questo modo i raggi diretti in una direzione possono passare liberamente, mentre gli altri vengono deviati all’interno dell’anello.

Questo “diodo per la luce” presenta il vantaggio di poter far parte di un circuito integrato, a differenza di un dispositivo con funzioni analoghe creato alcuni mesi fa al California Institute of Technology (Caltech). Inoltre può essere prodotto utilizzando gli impianti che vengono attualmente utilizzati per i comuni microchip. “Questo fattore potrebbe renderne molto più facile la commercializzazione rispetto ai sistemi basati su altri materiali”, afferma Caroline Ross, che insegna scienze e ingegneria dei materiali al MIT ed è coautrice del paper. “Vogliamo usare una piattaforma in silicio perché esistono enormi infrastrutture per la lavorazione del silicio. Tutti sanno lavorare il silicio. Questo significa che si può sviluppare i chip senza doversi preoccupare delle nuove tecniche di fabbricazione”.

Bi, L., Hu, J., Jiang, P., Kim, D., Dionne, G., Kimerling, L., & Ross, C. (2011). On-chip optical isolation in monolithically integrated non-reciprocal optical resonators Nature Photonics, 5 (12), 758-762 DOI: 10.1038/nphoton.2011.270